近年来,随着城市化进程的不断加快,城市规模扩张引起机动车保有量剧增,城市交通二氧化碳排量大幅上涨,我国正面临着巨大的减排压力。因此,推行交通低碳化迫在眉睫。对城市交通结构、客运量、经济、资源类型、人口等资料充分调查了解,深入研究低碳交通内在机理,优化城市交通结构,减少城市交通碳排放,具有十分深远的意义。城市交通系统是一个复杂的、多层次的动态系统,其发展受多种因素的制约和影响。本文以城市低碳交通为研究对象,首先阐述了低碳交通的概念和内涵,分析了城市交通系统的构成要素及要素间的相互关系,并总结了当前城市交通存在的问题。其次,本文基于评价指标选取原则,在分析政府以及各类学术论文提出的低碳交通评价指标的基础上,确定了本文的城市低碳交通评价指标,建立了基于主成分—灰色关联度的综合赋权模型,并以27个低碳交通试点城市为例进行实证,确立了对城市交通碳排放影响较大的因素,通过评价结果分析出西安市的低碳交通仍有较大的提升空间及改善方向。然后,为进一步明确城市低碳交通影响因素之间的因果关系和反馈机制,分析改变不同影响因素的二氧化碳减排效果,明确城市交通未来年的发展趋势,引入系统动力学模型。以西安市为例,在通过检验的系统动力学模型基础上进行情景模拟,通过改变输入模型中的不同变量,建立了基准情景、公交优先情景、小汽车情景等不同情景,分析不同情景模拟下城市低碳交通的运行和发展变化,对比不同情景模拟下城市交通碳排量,提出了实现城市低碳交通的具体途径。最后,以城市交通碳排量最小和城市交通效率最大为目标,确定了出行约束、资源约束等7个约束条件,建立了基于多目标的城市交通结构优化模型。笔者以西安市为例进行实证,将交通结构优化模型应用于西安市,并利用Matlab程序进行求解,计算得出西安市基于多目标的最优城市交通结构。最终结果表明,应大力鼓励公共交通的发展,促进轨道交通的快速普及,发挥新能源公交的低碳优势,降低城市小汽车的增长率,保证城市交通处于高效率、低碳排放、低能耗的良好状态。